Le complexe cohésine est un complexe protéique en forme d'anneau composé de quatre sous-unités essentielles très conservées: Smc1, Smc3, Rad21 et Scc3. Par sa capacité à encercler les molécules d’ADN, les cohésines participent à de nombreux processus cellulaires tels que la ségrégation des chromosomes, la signalisation et la réparation des dommages à l’ADN, la régulation de la transcription et l'organisation du génome. Pour assurer ces différentes fonctions biologiques les cohésines doivent être finement régulées à la fois dans le temps et l’espace. Ces régulations reposent en partie sur le contrôle de leur association à la chromatine (capture de l’ADN). Cela nécessite l'action d'un «facteur de chargement » composé de deux protéines conservées et essentielles, Mis4 et Ssl3 chez la levure S. pombe. Comment ce complexe régule la capture de l’ADN par l’anneau de cohésine dans l'espace et le temps demeure à ce jour très mal compris. Afin d’identifier des régulateurs de l’association des cohésines à la chromatine, nous avons réalisé un crible génétique visant à rechercher des suppresseurs de la mutation thermosensible mis4-367. Ce crible a conduit à l’identification de la Cyclin-Dependent Kinase Pef1 qui agit comme un régulateur négatif de la cohésion des chromatides soeurs en contrôlant vraisemblablement négativement l’association des cohésines à la chromatine. De forts arguments expérimentaux indiquent que Pef1 exerce sa fonction en régulant directement la phosphorylation de la sous-unité Rad21 du complexe cohésine. De façon intéressante, via un autre crible génétique, nous avons identifié la phosphatase Pph3/Psy2 qui joue un rôle dans l’établissement de la cohésion des chromatides soeurs en contrôlant la déphosphorylation de Rad21.Ensemble, ces données suggèrent que le contrôle de l’état de phosphorylation de la sous-unité Rad21 du complexe cohésine joue un rôle central dans le processus de cohésion chez la levure S. Pombe. / Cohesin is a highly conserved ring-shaped protein complex made of four essential subunits: Psm1, Psm3, Rad21 and Psc3. By its ability to capture DNA molecules within its ring-like structure, cohesion plays a key role in many cellular processes such as chromosome segregation, DNA damage signalling and repair, transcriptional gene regulation and nuclear organization. To ensure all of its biological functions, cohesin must be tightly regulated in space and time. This regulation relies in part on the control of cohesin binding to chromatin (DNA capture). Cohesin recruitment to chromatin requires the action of a “loading complex” made of two conserved and essential proteins named Mis4 and Ssl3 in the fission yeast. How this complex regulates where and when DNA capture by the cohesin ring must occur remains poorly understood. To identify regulators of cohesin binding to chromatin we have performed a genetic screen for suppressors of the thermosensitive mutation mis4-367. This genetic screen has led to the identification of the cyclin-dependent-kinase Pef1 that acts as a negative regulator of sister chromatids cohesion may be bynegatively controlling cohesin binding to chromatin. Strong experimental evidences indicate that Pef1 exerts its function at least in part by directly phosphorylating the Rad21 subunit of the cohesin complex. Interestingly, a genetic screen made in parallel identified the Pph3/Psy2 phosphatase as implicated in the establishment of sister chromatid cohesion by regulating Rad21 dephosphorylation. Strikingly, the control of Rad21 phosphorylation status appears central to the cohesion process in the fission yeast S. pombe.

Lors des réponses immunitaires, les lymphocytes B diversifient leur répertoire par l’hypermutation somatique (HMS) et la commutation isotypique (CI). Ces deux mécanismes sont dépendant de l’activité de « activation-induced cytidine deaminase » (AID), une enzyme qui déamine les cytosines de l’ADN en uraciles générant des mésappariements qui sont processés différemment dans le cas de l’HMS et de la CI. Au cours de la CI, le locus de la chaîne lourde des immunoglobulines subit un changement de conformation qui rapproche les promoteurs, les enhancers et les régions de switch afin de permettre la recombinaison des régions de switch. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents n’ont pas encore été identifié. Dans le but de comprendre les mécanismes de régulation d’AID, nous avons réalisé un criblage protéomique et identifié CTCF ainsi que les complexes médiateur et cohésine qui constituent des facteurs préalablement impliqués dans les interactions longues distances. Au cours de ce travail de thèse, nous avons montré que le complexe médiateur est requis pour la transcription de la région de switch acceptrice, pour l’interaction de cette dernière avec l’enhancer Eµ et pour le recrutement d’AID au locus des IgH. D’un autre côté, nous avons montré que le complexe cohésine est impliqué dans la réparation des cassures induites par AID et qu’il pourrait être impliqué dans la recombinaison des régions de switch. / During immune responses, B cells diversify their repertoire through somatic hypermutation (SHM) and class switch recombination (CSR). Both of these mechanisms are dependent on the activity of activation-induced cytidine deaminase (AID), an enzyme that deaminates cytosines into uracils generating mismatches that are differentially processed to result in SHM and CSR. During CSR, the Ig heavy chain (IgH) locus undergoes dynamic three-dimensional structural changes in which promoters, enhancers and switch regions are brought into close proximity. Nevertheless, little is known about the underlying mechanisms. To gain insight into the molecular mechanism responsible for AID regulation during CSR, we performed a proteomic screen for AID partners and identified CTCF, cohesin and mediator complexes, which are factors previously implicated in long-range interactions. We showed that during CSR, the mediator complex is required for acceptor switch region transcription, long-range interaction between the enhancer and the acceptor switch region and AID recruitment to the IgH locus whereas the cohesin complex is required for proper AID-induced breaks repair and might favor switch regions synapsis.

La cohésion des chromatides sœurs est assurée par un complexe protéique en forme d’anneau assurant leur capture topologique. Ce complexe est constitué par des protéines conservées de la levure à l’Homme regroupées sous le terme « cohésine » : Smc1, Smc3 et la phosphoprotéine Scc1 fermant l’anneau (respectivement Psm1, Psm3 et Rad21 chez Schizosaccharomyces pombe). Les protéines régulatrices Rad61-Wapl, Pds5 et Scc3 (Wpl1,Pds5 et Psc3 respectivement chez S. pombe) interagissent avec l’anneau via Scc1. Il a été proposé que la capture de l’ADN par les cohésines nécessite l’ouverture transitoire de l’interface Smc1/Smc3. La réaction de dissociation fait quant à elle intervenir le sous-complexe Wapl/Pds5/Scc3 entraînant vraisemblablement l’ouverture de l’interface Scc1/Smc3. Le mécanisme par lequel la cohésion est créée et celui par lequel Wapl promeut la dissociation des cohésines des chromosomes, sont encore inconnus. Parmi les mutants de cohésion chez Saccharomyces cerevisiae, la mutation thermosensible eco1-1 affecte le gène ECO1 codant une acétyl-transférase, essentielle à la viabilité cellulaire, conservée de la levure à l’Homme (Eco1 « Establishment of Cohesion » chez S. cerevisiae, Eso1 chez S.pombe, ESCO1-2 chez l’Homme) et ayant Smc3 pour substrat. Il a été montré que l’acétyl-transférase s’oppose à l’action de dissociation de Wapl. C’est un crible génétique réalisé par plusieurs équipes, visant à trouver des mutants suppresseurs d’eco1-1, qui a permis d’identifier les gènes codant les protéines Wapl, Pds5, Scc3 et Smc3 comme composants du mécanisme d’ouverture de l’anneau de cohésine. Un crible similaire a été réalisé chez S.pombe dans notre laboratoire, dans le but de trouver des suppresseurs de la mutation thermosensible eso1-H17. Ce crible a identifié les gènes orthologues à ceux trouvés chez la levure : wpl1, pds5, psc3 et psm3 mais aussi le gène codant la sous-unité catalytique du complexe sérine/thréonine phosphatase de type IV (PP4), noté pp4c. Nous avons alors mis en œuvre des expériences pour caractériser PP4c ainsi que sa sous-unité régulatrice Psy2 qui s’est révélée être également impliquée dans la cohésion des chromatides soeurs. Nous avons également identifié la protéine Rad21 comme substrat du complexe PP4, puis identifié les phosphosites potentiellement cibles de PP4, pour ensuite cribler et analyser des phosphomutants de Rad21 récapitulant l’effet suppresseur de la délétion de PP4. / Sister-chromatid cohesion is ensured by a ring shape protein complex which is in charge of their topological embrace. This complex consists of proteins which are conserved from yeast to human and grouped under the term “cohesin”: Smc1, Smc3 and the phosphoprotein Scc1 which closes the ring (respectively Psm1, Psm3 and Rad21 in Schizosaccharomyces pombe). The regulatory proteins Rad61-Wapl, Pds5 and Scc3 (Wpl1,Pds5 and Psc3 respectively in S. pombe) interact with the ring via Scc1. It has been suggested that DNA capture by the cohesin complex involves the transient opening of the Smc1/Smc3 interface. The dissociation reaction involves the sub-complex Wapl/Pds5/Scc3 which likely causes the opening of the Scc1/Smc3 interface. The mechanisms by which cohesion is created and by which Wapl promotes the cohesin dissociation from chromosomes are still unknown. Among the cohesion mutants in Saccharomyces cerevisiae the thermosensitive eco1-1 mutation affects the ECO1 gene encoding an acetyl-transferase essential for cell viability and conserved from yeast to human (Eco1 « Establishment of Cohesion » in S.cerevisiae, Eso1 in S. pombe and ESCO1-2 in human) and whose substrate is Smc3. It has been shown that the acetyl-transferase counteracts the dissociation action of Wapl. A genetic screen carried out by several teams in order to find suppressors of the eco1-1 mutation has led to the identification of the genes encoding the Wapl, Pds5, Scc3 and Smc3 proteins as components of the opening mechanism of the cohesin ring. A similar screen was carried out in S. pombe in our lab to find suppressors of the thermosensitive mutation eso1-H17. This screen identified the orthologous genes to those found in the budding yeast: wpl1,pds5, psc3 and psm3 and also the gene encoding the catalytic subunit of the type 4 serine/threonine phosphatase complex (PP4) named pp4c. We have therefore carried out experiments to characterize PP4c and its regulatory subunit Psy2 which has also been found to be involved in sister-chromatid cohesion. We have likewise identified the Rad21 subunit as a PP4 substrate and identified phosphosites as potential targets of PP4. We have then screened and analyzed Rad21 phosphomutants which were able to mimic the suppressor effect of the deletion of pp4c.